Simulaciones computacionales de gotas esferoidales de cristales líquidos nemáticos Pubblico Deposited
En este trabajo se presenta un análisis sistemático de la formación de defectos topológicos en la fase nemática de cristales líquidos confinados en gotas esferoidales prolatas y oblatas implementando simulaciones de dinámica molecular. Los mesógenos se modelaron con partículas elipsoidales prolatas interactuando con el potencial de Gay-Berne. La gota se modeló con una superficie esferoidal conformada por partículas esféricas, estas no interactúan entre sí, pero si lo hacen con los mesógenos en el interior. El potencial para la interacción mesógeno-esfera, se describe al simplificar el potencial de Gay-Berne cuando una de las partículas carece de orientación. En el primer capítulo se da una breve descripción sobre cristales líquidos y las características de algunas de las fases más conocidas. También, se incluye información sobre las técnicas de simulación molecular, algunas de sus características y diversidad de métodos en la dinámica molecular. Se presentan los resultados de las diferentes configuraciones de defectos. En el segundo capítulo se dan a conocer los objetivos, general y específicos, que se plantearon al inicio de la investigación y culminaron en el presente reporte escrito. En el capítulo tercero se habla del modelo de potencial de Gay-Berne para las interacciones mesógeno-mesógeno y mesógeno-esfera, así como una descripción de las cantidades que se midieron en este trabajo. Tal es el caso del parámetro de orden nemático, el cual sirvió para identificar el grado de ordenamiento orientacional del sistema, de manera local, y poder identificar los defectos topológicos en la fase nemática. Además, se incluye una breve descripción de lo que se denomina como anclaje molecular y la metodología de Jones para el cálculo de las texturas de polarizadores cruzados. En el capítulo cuatro se describe la metodología seguida para la construcción de las superficies de las gotas y los algoritmos implementados en dicha tarea. Se trata la dinámica molecular y las características en cuanto al integrador, termostatos y barostatos que se implementaron en todo el trabajo. Se reportan resultados que sirven a modo de verificación del código de simulación desarrollado, comparando con algunas referencias de la literatura. En los capítulos cinco y seis se presentan los resultados y conclusiones sobre la variedad de defectos topológicos que resultan de las simulaciones moleculares. La relación que existe entre las fluctuaciones térmicas, el grado de confinamiento y la condición en la fuerza de anclaje, se explican a detalle en estos apartados. La caracterización de las diferentes configuraciones de defectos que van desde bipolares, radiales hasta axiales, vienen acompañadas de cálculos entre polarizadores cruzados donde se implementó la metodología de Jones. Finalmente, se presentan las perspectivas que resultan de este trabajo. Adicionalmente, se han agregado apéndices que incluyen los trabajos publicados a lo largo de mis estudios de posgrado, junto con una mención de los distintos congresos y seminarios en los cuales participé presentando mis avances y resultados, información adicional como gráficas de energía vs tiempo y tablas con parámetros para los cálculos de las texturas de la estructura interna de las nanogotas.
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